浅谈活性砂滤器设计

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活性砂滤器设计

摘要：进来污水处理成为环境保护的重要问题，水的净化普遍用到过滤器。过滤器的净化效率和消耗功率成为普遍关注的问题，选择结构优良的砂滤器成为设计过程中要解决的首要问题。

关键词：砂滤器 结构  设计

一、前言

在工业循环水处理中，循环水水质的好坏直接关系到装置动力设备能否安全运行。而过滤系统是循环水处理至关重要的部分[1][2]。过滤是化学实验中分离固体和液体的常用方法，过滤分为常压过滤、减压过滤和热过滤[3]。而过滤效率对过滤过程来说是一个重要的参数[4]。因而过滤器的性能及效率也越来越成为人们关注的焦点。对过滤器的新型设计及改造也逐渐成为工业上的一个重点。

二、正文

1.过滤器的总体介绍

  目前，国内在水的净化处理过程中必然会用到过滤器，砂滤器则是其中最普遍采用的设备之一[5][6]。砂滤器常用在开路径循环水系统做旁滤或是用于开路浊循环水系统拦截水中的氧化铁皮等悬浮物颗粒，从而净化浊循环水质。目前最常用的砂滤器是高速或中速砂滤器[7][8]。

  砂滤器的工作原理是：污水经过过滤器入口进入砂滤器，经水分布器流入过滤器滤层内，污水由滤层底部向上流动，经过滤层时将污水中的悬浮物等杂质、颗粒截留，污水通过滤层后，过率为净水，由出水口流出。在污水过滤的同时，由空气压缩机提供的压缩空气通过喷嘴进入提升泵，在提升泵内形成气、液、固三相流动，将滤砂提升至提升管顶流入洗砂器内，滤料在洗砂器内经由下向上流动的过滤水冲洗后，流料表面附着的杂质和颗粒被冲洗干净，清洗后的滤砂落入过滤器滤层顶部补充滤砂，冲洗水和提砂水通过反冲洗水管流出[9]。

  现在的砂滤器常用在地表水处理工艺、饮用水生产、工业工艺用水处理及城市污水处理当中，并发挥巨大的作用[10][11]。

对于传统的砂滤器来说，它集絮凝、沉淀和过滤于一体，与常规处理工艺相比，出水水质稳定、节省占地、能耗低、移动不减少、维护修理工作量少、自动化程度高，非常适用于地表水处理、污水深度处理和工业污水的处理[12]。但是，在现有技术的基础上，它也错在着许多的不足之处，普通压力式砂滤器不能连续工作，在工作一段时间滤料被原水中的悬浮物堵塞后就需要停止工作，用清水反向清洗滤料[13],还有水处理量少，水处理装置滤层少，水处理效果差且漏砂现象严重，反冲洗效果差，滤料再生效果差等等[14]。

2.国内外研究现状

针对过滤器的上述相关问题，国内外学者都进行了不断地研究。

在国内，许多学者都对过滤器有着很深入的研究，并得到大量的有用的研究成果。首先，很多学者都在过滤器的新型研究上有自己的成果专利。砂滤器、新型砂滤器、水处理用砂滤器[15]等等，这些发明专利大大提高了水处理效率，节约了生产成本，使的操作更加简单，过滤技术更加成熟。其次，在现有砂滤器的基础上，很多人根据生产经验及相关问题对其进行了改造，如虹吸式砂滤器的改造，使得生产的效率得到显著的提升[16]。最后，很多学者对砂滤器的应用技术进行了研究分析，使大家对过滤技术及其工具有一个更深入地了解认识，从而在日后的工作中更好的认识及使用过滤器等相关设备。

在国外，有关学者针对传统滤池的缺点，研制出了高效的过滤水处理技术，连续过滤技术是在过滤废水的同时清洗滤料，保持滤层的恒定清洁和结污能力[17]。有些人对砂滤进行建模分析[18]。有些人还提出替代的办法来提高过滤的生产效率。例如在韩国，用最近新开发的纤维过滤器来替代在由地表水生产饮用水的传统工艺（包括凝结、絮凝、沉淀及砂过滤），从而缩短对生产不利的处理时的停留时间[19]。这项技术在韩国得到了很大的成功。同时，有些人也针对过滤器工作时所出的一些问题，如堵塞进行了专门的研究，并得到一系列非常有用的结果[20]。

   通过对国内外研究状况的了解，我们可以看出，在现代工业的水处理中，过滤器扮演着一个越来越重要的角色，它是水处理的比较关键的环节。但是，就目前的情况看来，砂滤器及其在工业中的使用还或多或少的存在着这样或那样的问题。如装置结构复杂，操作相对困难，水处理量不大，水处理的效果不理想且漏砂现象明显，滤料再生效果不太好等等。但是，尽管有着这么多的问题，我们任然能够看到仍有着那么多的人在为解决这些问题而努力研究、奋斗，也仍能够看到其在工业中所发挥出的不可替代的作用。因此，我们完全可以相信，过滤器的明天是美好的，所有的问题都将会随着科学技术的不断进步而得到切实有效的解决，最终我们会看到一个成本低、效率高的过滤系统。

三、结论

综上，在现代社会中，水资源消耗量越来越大，也就直接导致水处理变得越来越重要，因而作为水处理的最重要的环节，过滤器的高性能、高效率也就显得更加重中之重。虽然现在的过滤器任然存在着各种问题，影响着高效率的获得。但我相信在科技迅猛发展今天，伴随着科技的进步，各种问题都会得到合理有效的解决，高能高效将会成为现实。

过滤技术的进一步发展，过滤功能的进一步发挥，过滤器的广泛使用，都将会使过滤器发挥出更大的生产潜力。

四、参考文献

[1]刘芳芝，渠会丽，等．AGF浅层砂滤器在循环水系统的应用[J]．河南化工，2011，6:57－58

[2]梅木春，李洛洵，等．缝隙式金属过滤器和全自动砂滤器在循环水系统的应用[J]．工业水处理，2009,12,29(12):87-89

[3]韦学丰．新型减压过滤器的设计[J]．广西轻工业．化工与材料，2011,11,11:30-31

[4]Michael Kubare and Johannes Haarhoff． Rational design of domestic biosand filters[J]．Joumal of Water Supply:Research and Technology-AQUA，2010,59.1:1-15

[5]徐易．浅层砂过滤技术在冷却循环水净化领域的应用[J]．工程技术，2009,29:27

[6] ]元久平，荆汉江，等．砂滤器[P]．实用新型专利，CN201643816U．2010-11-24

[7]武云甫，等．余压过滤系统在钢铁企业工业循环水系统中的应用探讨[J]．给水排水，2010,10,36:128

[8]金亚飚．余压过滤系统在在工业循环水中的应用[J]．技术与工程应用，2011,7:43-46

[9]张玉杰．外循环连续砂滤器实验研究[J]．内蒙古石油化工，2009,4:8-9

[10]刘荣臣．自动连续砂过滤工艺在水处理中的应用[J]．价值工程，2010:242

[11]李军．自动连续砂过滤技术分析[J]．科技向导，2011,5:141

[12]李红旗，王炳才，等．流砂过滤器的布水装置[P]．实用新型专利．CN201930592U．2011-08-17

[13]蒋介民．压力式动态砂滤器[P]．实用新型专利．CN201431817Y．2010-3-31

[14]寇光智，裴振洪，等．新型砂滤器[P]．实用新型专利，CN201578891U．2010-09-15

[15]徐益，关敏，等．水处理用砂滤器[P]．实用新型专利，CN201981081U．2011-09-21

[16]任晓峰，陈强．虹吸式砂滤器的改造[J]．中国氯碱，2006,4,4:27-28

[17]Paul J. Palmer．Polychaete-assisted sand filters[J]．Aquaculture，2010,306:369-377

[18]K. Langenbach, P. Kuschk,H. Horn,M. Ka¨stner ．Modeling of slow sand filtration for disinfection of secondary clarifier effluent[J]．Water Research，2010,44:159-166

[19]J.J. Leea, J.H. Chab, R. Ben Aimc, K.B. Hand, C.W. Kimb．Fiber filter as an alternative to the process of flocculation–sedimentation for water treatment[J].．Desalination，2008,231:323-331

[20]Harold L. Leverenz, George Tchobanoglous, Jeannie L. Darby*． Clogging in intermittently dosed sand filters used for wastewater treatment．water research，2009,43:695-705

石化学院  化工过程机械   陈翠柳  125080706002